AT511414A1 - Doped HEXAGONAL TUNGSTEN CARBIDE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
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- AT511414A1 AT511414A1 ATA584/2011A AT5842011A AT511414A1 AT 511414 A1 AT511414 A1 AT 511414A1 AT 5842011 A AT5842011 A AT 5842011A AT 511414 A1 AT511414 A1 AT 511414A1
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wolframmonocarbidpulver auf Basis eines, mit mindestens einem Übergangsmetall der 4. und/oder 5. und/oder 7. Übergangsgruppe, hexagonalen Wolframmonocarbids, dessen feine bzw. feinste Teilchen eine feine bzw. feinste Kristallitstruktur aufweisen. Dabei sind, dem jeweiligen Molprozentanteil des Übergangsmetalls bzw. der Summe der Übergangsmetalle entsprechend, Wolframatome innerhalb der hexagonalen Kristallstruktur des Wolframmonocarbids durch Atome des/der eingesetzten Übergangsmetalle ersetzt, wodurch sich das dotierte hexagonale Wolframcarbid bildet. Die Erfindung betrifft insbesondere ein ganz gezielt zweistufiges Verfahren zur Herstellung von neuen dotierten hexagonalen Wolframcarbiden über (W,Me)2C zu (W,Me)C. (Fig. 2)The present invention relates to a Wolframmonocarbidpulver based on a, with at least one transition metal of the 4th and / or 5th and / or 7th transition group, hexagonal Wolframmonocarbids whose fine or finest particles have a fine or finest crystallite structure. In this case, corresponding to the respective mole percent of the transition metal or the sum of the transition metals, tungsten atoms within the hexagonal crystal structure of Wolframmonocarbids replaced by atoms of / the transition metals used, thereby forming the doped hexagonal tungsten carbide. In particular, the invention relates to a very specific two-step process for the preparation of new doped hexagonal tungsten carbides via (W, Me) 2C to (W, Me) C. (Fig. 2)
Description
Zu Beginn sollen die Begriffsdefinitionen in Hinblick auf die Patentbeschreibung und die Patentansprüche gegeben werden:To begin with, the definitions of terms are to be given with respect to the specification and the claims:
Teilchen: Beschreibt einzelne Pulverstrukturen (Partikel), welche monokristallin oder polykristallin aufgebaut sein können,Particles: Describes individual powder structures (particles), which can be monocrystalline or polycrystalline,
Kristallit: Man unterscheidet monokristalline Teilchen (bestehen aus einem Kristalfit) und polykristalline Teilchen (bestehen aus 2 oder mehreren Kristalliten die über Korngrenzen getrennt sind, Kristallit = Korn, Fig, 1),Crystallite: a distinction is made between monocrystalline particles (consisting of a crystal fit) and polycrystalline particles (consisting of 2 or more crystallites separated by grain boundaries, crystallite = grain, FIG. 1),
Agglomeration: Zusammenfügen von feinen Teilchen durch Oberflächenkräfte zu größeren Pulverstrukturen.Agglomeration: Joining of fine particles by surface forces to larger powder structures.
Mittlere Teilchengröße: Mittlerer Durchmesser der Teilchen eines Pulvers, unter der Annahme, dass alle Teilchen kugelförmig und von gleicher Größe sind. Pulver können in ihrem Anlieferzustand oder nach einer Deagglomeration oder Mahlung analysiert werden. Eine Messmethode zur Ermittlung der mittleren Teilchengröße ist der Fisher Subsieve Sizer (Teilchengrößenmesssystem).Average Particle Size: Average diameter of the particles of a powder, assuming that all particles are spherical and of equal size. Powders can be analyzed in their as-delivered condition or after deagglomeration or milling. One method of measuring average particle size is the Fisher Subsieve Sizer.
Teilchengrößenverteilung: Zu vorgegebenen Werten (Größenintervalle) eines Teilchenmerkmals werden die Mengenanteile bestimmt. Daraus erhält man eine Mengenverteilung des betreffenden Merkmals.Particle size distribution: For given values (size intervals) of a particle feature, the proportions are determined. From this one obtains a quantity distribution of the characteristic concerned.
Teilchen/Kristallitwachstum: Beschreibt einerseits die Erhöhung der mittleren Teilchengröße durch Wachstumsprozesse, andererseits auch das Wachstum der Kristallite, die ein Teilchen aufbauen.Particle / crystallite growth: Describes on the one hand the increase of the mean particle size by growth processes, on the other hand the growth of the crystallites, which build up a particle.
Zur näheren Erläuterung der oben angeführten Begriffe wird auf die Fig. 1 verwiesen.For a more detailed explanation of the above terms, reference is made to FIG. 1.
Das dortige Schema zeigt einen Kristallit 1, ein monokristallines Teilchen 2, ein polykristallines Teilchen 3a mit Kristallitgrenze 3b und das Agglomerat 4.The diagram there shows a crystallite 1, a monocrystalline particle 2, a polycrystalline particle 3a with crystallite boundary 3b and the agglomerate 4.
Beschreibung:Description:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Wolframcarbid, das bei hohen Karburierungstemperaturen innerhalb kurzer Reaktionszeiten hergestellt werden kann und entgegen der Erwartung auch bei hohen Reaktionstemperaturen zu keiner oder in nur ganz geringem Ausmaß zu einer Teilchen/Kristallitgrößenerhöhung neigt.The present invention relates to a novel tungsten carbide, which can be prepared at high carburization temperatures within short reaction times and contrary to expectation even at high reaction temperatures to no or only to a very limited extent tends to a particle / crystallite size increase.
Es ist bekannt, dass in einem mit Chrom dotierten Wolframcarbid das Chrom bei der Karburierung bei hohen Temperaturen teilchen- und kristallitwachstumshemmend wirkt. Zusätzlich soll es laut A. Kleiner: Hartstoff- und Metallpulver mit nanokristallinen Verstärkungsphasen, Technische Universität Wien, Diss., 2006 zu einem kornfeinendenIt is known that in chromium-doped tungsten carbide, the chromium acts as a particle and crystallite growth inhibitor in carburization at high temperatures. In addition, according to A. Kleiner: Hard material and metal powder with nanocrystalline amplification phases, Vienna University of Technology, Diss., 2006 to a grain fine
Effekt beim Hartmetallsintern kommen. Der teilchen- und kristallitwachstumshemmende Effekt bei der Carburierung beruht auf der hohen Löslichkeit des Chroms im Wolframsubcarbid, W2C und auf der geringen Löslichkeit des Cr im hexagonalen Wolframmonocarbid, WC: Das Dotierungselement Cr wird zunächst im Subcarbid gelöst, diffundiert jedoch dann bei der weiteren Karburierung zum Monocarbid wieder aus dem Gitter, Dadurch scheidet sich das Chrom an entstehenden Kristallitgrenzen, vermutlich als (Cr,W)3C2 (=orthorhombisch) oder als {W,Cr)2C (=hexagonal) aus und es entstehen Carbid-Pulver, die aus polykristallinen Teilchen bestehen (sogenannte „Brombeeren“). In der Publikation von A. Bock und B, Zeilen Production and characterization of ultrafine WC powders, Plansee Seminar, 2001 konnte mittels TEM und EDX nachgewiesen werden, dass das Chrom in den polykristallinen WC-Teilchen bevorzugt an den WCWVC-Kristallitgrenzen vorliegt.Effect come with carbide sintering. The particle- and crystallite-growth-inhibiting effect in carburization is based on the high solubility of chromium in the tungsten subcarbide, W2C and on the low solubility of Cr in the hexagonal tungsten monocarbide, WC: The dopant Cr is first dissolved in the subcarbide, but then diffuses into the further carburization Monocarbide again from the lattice, Thus, the chromium separates out at emerging crystallite boundaries, presumably as (Cr, W) 3C2 (= orthorhombic) or as {W, Cr) 2C (= hexagonal) and it produces carbide powders consisting of polycrystalline Particles exist (so-called "blackberries"). In the publication by A. Bock and B, lines Production and characterization of ultrafine toilet powders, Plansee Seminar, 2001, TEM and EDX proved that the chromium in the polycrystalline WC particles is preferentially present at the WCWVC crystallite boundaries.
In der EP 808912 B2 (Allied Materials) ist die Methode zur Kornfeinung (Ausbildung polykristalliner Teilchen) näher beschrieben, Hier wird Wolfram-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 7 pm mit einem chromhaltigen Pulver und Ruß vermischt und anschließend auf 1200 bis 1700 °C erhitzt. Die mittlere Teilchengröße des Wolfram-Ausgangspulvers spielt gemäß dieser Schrift eine entscheidende Rolle. Übersteigt sie 7 pm, so reicht die Diffusionsgeschwindigkeit des Chroms nicht aus, um bis in die Mitte der Teilchen einzudiffundieren. Dies führt in der Folge zu einem inhomogenen Hartmetallgefüge. Sind die Teilchen hingegen kleiner als 1 pm, kommt es zu einer ungleichmäßigen Diffusion des Chroms in das Wolfram und während der Temperaturbehandlung zu einem Zusammensintern der W- Teilchen sowie einem außergewöhnlichen Wachstum.In EP 808912 B2 (Allied Materials), the method for grain refining (formation of polycrystalline particles) is described in more detail. Here tungsten powder is mixed with a mean particle size of 1 to 7 pm with a chromium-containing powder and carbon black and then to 1200 to 1700 ° C heated. The average particle size of the starting tungsten powder plays a crucial role according to this document. If it exceeds 7 pm, the diffusion rate of chromium is insufficient to diffuse to the center of the particles. As a result, this leads to an inhomogeneous hard metal structure. On the other hand, if the particles are smaller than 1 pm, uneven diffusion of the chromium into the tungsten and during the heat treatment will result in sintering of the W particles and extraordinary growth.
Bei zu hohen Konzentrationen kommt es zur Überschreitung der Cr-Löslichkeit im Hartmetall, wodurch sich chromreiche Phasen bilden, die festigkeitsvermindernd wirken.Excessively high concentrations lead to the exceeding of the Cr solubility in the carbide, which leads to the formation of chromium-rich phases which reduce the strength.
In der Arbeit von Z. Tukör: Chromdotierung von Wolframcarbiden, Technische Universität Wien, Diss., 2009 wurde jedoch gezeigt, dass die Teilchengröße des Wolfram-Pulvers auch unterhalb 1 pm sowie >7pm liegen kann und nicht, wie soeben beschrieben, zwischen 1 und 7 pm liegen muss, um ein homogenes Hartmetallgefüge zu erhalten. Um lokalem Teilchen- und Kristallitwachstum vorzubeugen, ist es wichtig, vor der Karburierung das Chrom möglichst gleichmäßig einzubringen. A. Kleiner, siehe oben, versuchte dies, indem sie bereits vor der Reduktion des W03-Pulvers zum W-Metall Chrom einbrachte. Dafür wurde das Oxidpulver mit einer chromhaltigen Lösung getränkt. Eine bessere Verteilung des Chroms wurde von A. M. Adorjan [18] durch Sprühtrocknen einer chromhaltigen Ammoniumwolframatlösung erzielt.In the work of Z. Tukör: Chromium doping of tungsten carbides, Vienna University of Technology, Diss., It was shown in 2009 that the particle size of the tungsten powder can also be below 1 pm and> 7 pm and not, as just described, between 1 and 7 pm must be in order to obtain a homogeneous hard metal structure. To prevent local particle and crystallite growth, it is important to introduce the chromium as evenly as possible before carburizing. A. Kleiner, supra, attempted this by incorporating chromium prior to reduction of the W03 powder to the W metal. For this, the oxide powder was impregnated with a solution containing chromium. A better distribution of chromium was achieved by A.M. Adorjan [18] by spray-drying a chromium-containing ammonium tungstate solution.
Der EP 1420076 A1 ist eine Hartmetalllegierung zu entnehmen, welche 5 bis 50 % einer metallischen Binderphase mit Co, Ni und Fe als Hauptkomponente und 0 (Null!) bis 40 Vol.-% einer kubischen Kristallverbindung aufweist, welche zumindest ein Carbid und/oder ein Nitrid einer Verbindung, ausgewählt aus den Metallen der Gruppen IVB, VB, und VIB des PSE, Rest Wolframcarbid (WC) enthält, wobei zumindest ein Element aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Mn und Re in dem Kristall des hexagonalen WC in fester Lösung in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge WC vorliegt.EP 1420076 A1 discloses a hard metal alloy which has 5 to 50% of a metallic binder phase with Co, Ni and Fe as the main component and 0 (zero) to 40% by volume of a cubic crystal compound which comprises at least one carbide and / or a nitride of a compound selected from metals of Groups IVB, VB, and VIB of the PSE, balance tungsten carbide (WC), wherein at least one element from the group Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Mn and Re in the crystal of the hexagonal WC in solid solution in an amount of 0.1 to 3 wt .-%, each based on the amount of WC is present.
Die mit den verschiedenen Elementen dotierten WC-Puiver sollen zu Hartmetalllegierungen führen, welche sich durch erhöhte(n) Härte, Zähigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosions- und Oxidationswiderstand auszeichnen.The doped with the various elements toilet powder should lead to carbide alloys, which are characterized by increased (n) hardness, toughness, heat resistance, corrosion and oxidation resistance.
Die Herstellung der in den Hartmetalllegierungen eingesetzten dotierten WC-Pulver erfolgt gemäß dieser EP-A1 in einem bloß einstufigen Produktionsprozess durch Karburierung von, die genannten Metalle enthaltenden, Verbindungen.The preparation of the doped WC powder used in the hard metal alloys is carried out according to this EP-A1 in a merely one-stage production process by carburizing compounds containing said metals.
Es wurde gefunden, dass sich in einem einstufigen Verfahren zur Herstellung von mit Übergangsgruppenmetallen dotiertem Wolframcarbid eine feste Lösung der entsprechenden Carbide im hexagonalen dotierten WC-Kristall ohne zusätzliches Auftreten von störenden kubischen Phasen der Übergangsmetallcarbide nicht erreichen lässt.It has been found that in a one-step process for producing tungsten carbide doped with transition-group metals, solid solution of the corresponding carbides in the hexagonal doped WC crystal can not be achieved without additional occurrence of interfering cubic phases of the transition metal carbides.
Es ist also der im Anspruch 1 der EP-A1 mit 0 (Nutl) % angegebene Anteil an kubischen Übergangsmetallcarbiden neben der hexagonalen Phase des dotierten WC nicht zu erreichen.Thus, it is not possible to achieve the proportion of cubic transition metal carbides specified in claim 1 of EP-A1 with 0 (groove)% in addition to the hexagonal phase of the doped WC.
Von den bekannten Untersuchungen und Herstellungsprozessen von mit den in Rede stehenden Übergangsmetallen dotiertem Wolframcarbid und deren Ergebnis ausgehend, wurde versucht, von den einzigen bisher bekannten Dotierungselementen aus der 6. Gruppe der Übergangsmetalle (Cr und Mo) - von deren Misch-Carbiden bekannt war, dass sie im hexagonalen WC fest löslich sind - wegzukommen und durch Dotierung mit Elementen der benachbarten Übergangsmetallgruppen zu Wolframcarbidpulvern zu gelangen, die bei hohen Reaktionstemperaturen und dadurch ganz wesentlich verkürzten Reaktionszeiten zu dotierten WC-Pulvem führen, die sich durch besonders geringe Kristallitgrößen sowie mittlere Teilchengrößen und durch besonders geringes Teilchen/Kristallitwachstum bei hohen Temperaturen auszeichnen. Die geringeren Kristallitgrößen und geringeren mittleren Teilchengrößen ersparen insbesondere die hohen Kosten der Mahlung der äußerst harten Carbide, was im Hinblick auf den hohen Verschleiß der Mahlwerkzeuge von Vorteil ist. Weiters können die Eigenschaften des Hartmetalls durch die Steuerung der Kristallitgröße, der mittleren Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung des Carbidpulvers positiv beeinflusst werden. Das betrifft zum Beispiel neue Kombinationen von Härte und Zähigkeit. ·«·· ·Starting from the known investigations and production processes of tungsten carbide doped with the transition metals in question and their result, it was attempted to be known from the only hitherto known doping elements from the 6th group of transition metals (Cr and Mo) - of whose mixed carbides that they are permanently soluble in the hexagonal WC - get away and go through doping with elements of the adjacent transition metal groups to tungsten carbide, which lead at high reaction temperatures and thus significantly shortened reaction times to doped WC powder, characterized by particularly small crystallite sizes and average particle sizes and characterized by particularly low particle / crystallite growth at high temperatures. The smaller crystallite sizes and smaller average particle sizes save in particular the high cost of grinding the extremely hard carbides, which is advantageous in view of the high wear of the grinding tools. Furthermore, the properties of the cemented carbide can be positively influenced by the control of the crystallite size, the average particle size and the particle size distribution of the carbide powder. This concerns, for example, new combinations of hardness and toughness. · «·· ·
Es soll also in kurzer Zeit und ohne aufwendige Nachbearbeitung ein Wolframcarbidpulver hergestellt werden, das sich für die Herstellung und Ausrüstung verschiedenster Hartmetallwerkzeuge durch Sintern eignet, und wobei die dabei bekannte unerwünschte Teilchen/Kristallitvergrößerung hintangehalten ist.It should therefore be prepared in a short time and without costly post tungsten carbide powder, which is suitable for the manufacture and equipment of various carbide tools by sintering, and wherein the case known unwanted particles / crystallite magnification is obstructed.
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Carbid-Pulver mit feiner- bzw. feinster Kristallit- und mittlerer Teilchengröße, auf Basis eines stöchiometrischenThe invention relates to a new carbide powder with fine or finest crystallite and average particle size, based on a stoichiometric
Wolframmonocarbids {Atomverhältnis von W : C = 1 : 1), welches mit einem Übergangsmetall dotiert wurde.Tungsten monocarbide (atomic ratio of W: C = 1: 1) which has been doped with a transition metal.
Dieses Carbidpulver ist dadurch gekennzeichnet, - dass es aus einem, ein hexagonales Kristallsystem aufweisenden Wolframmonocarbid besteht, welches mit mindestens einem Metall der 4. und/oder 5. und/oder 7. (ausgenommen Tc) Gruppe der Übergangsmetalle bzw. des 18-Gruppen-This carbide powder is characterized in that it consists of a tungsten monocarbide having a hexagonal crystal system which contains at least one metal of the 4th and / or 5th and / or 7th (except Tc) group of the transition metals or of the 18 groups -
Periodensystems dotiert ist4 - wobei - dem jeweiligen Molprozent-Anteil des Übergangsmetalls bzw. der Summe der Übergangsmetalle entsprechend - einzelne Wolfram-Atome innerhalb des hexagonalen Kristallgitters des stöchiometrischen Wolframmonocarbids durch Atome zumindest eines der Metalle der oben genannten Übergangsmetall-Gruppen ersetzt sind.Periodic system is doped4 - wherein - the respective mole percent of the transition metal or the sum of the transition metals accordingly - individual tungsten atoms within the hexagonal crystal lattice of the stoichiometric tungsten monocarbide replaced by atoms of at least one of the metals of the above transition metal groups.
Es ist, wie gefunden wurde, ganz wichtig, dass das Dotierungsmetall aus den in Rede stehenden Übergangsmetallgruppen praktisch nicht, z.B. als kubisches Carbid neben dem eine hexagonale Kristallstruktur aufweisenden Wolframcarbid, beispielsweise an den WC-Kristallitgrenzen vorliegt, sondern dass es in die hexagonale Kristallstruktur des WC an Stelle der Wolframatome echt eingebaut, also im dotierten hexagonalen (W,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] fest gelöst ist.It has been found that it is very important that the doping metal of the transition metal groups in question practically not, e.g. as cubic carbide next to the tungsten carbide having a hexagonal crystal structure, for example at the WC crystallite boundaries, but that it is actually incorporated into the hexagonal crystal structure of the WC in place of the tungsten atoms, ie in the doped hexagonal (W, Me) C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] is firmly dissolved.
Gemäß Anspruch 2 kann vorgesehen sein, dass das WC-Pulver aus, mindestens mit einem Metall der 4. und/oder 5. und/oder 7. (ausgenommen Tc) Gruppe der Übergangsmetalle und zusätzlich Chrom und/oder Molybdän dotierten Wolframmonocarbid [(W,Cr,Mo,Me)C, (W,Mo,Me)C, (W,Cr,Me)C, Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] besteht.In accordance with claim 2 it can be provided that the WC powder consists of at least one metal of the 4th and / or 5th and / or 7th (except Tc) group of transition metals and additionally chromium and / or molybdenum doped tungsten monocarbide [(W , Cr, Mo, Me) C, (W, Mo, Me) C, (W, Cr, Me) C, Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re].
Dem Anspruch 3 ist weiters zu entnehmen, dass es besonders günstig ist, wenn das das Pulver bildende hexagonale dotierte Wolframcarbid^ (W,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re], zu insgesamt 0,1 bis 3 Mol-%, jeweils bezogen auf WC, durch Zugabe (Dotierung) von zumindest einem der in Anspruch 1 genannten oder von der jeweiligen Summe der im Anspruch 1 genannten Übergangsmetalle dotiert ist.The claim 3 it can be further seen that it is particularly advantageous if the forming the powder hexagonal doped tungsten carbide ^ (W, Me) C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re], to a total of 0.1 to 3 mol%, based in each case on WC, by adding (doping) of at least one of the mentioned in claim 1 or doped by the respective sum of the transition metals mentioned in claim 1.
Weiters hat es sich, insbesondere im Hinblick auf die zu erzielende geringe Kristallit- und geringe mittlere Teilchengröße als vorteilhaft erwiesen, wenn, wie gemäß Anspruch 4 vorgesehen, das das Wolframcarbidpulver bildende hexagonale dotierte Wolframcarbid, (W,Cr,Mo,Me)2C, (W,Mo,Me)2C, (W,Cr,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,Furthermore, it has proven to be advantageous, in particular with regard to the low crystallite and small average particle size, if, as provided according to claim 4, the tungsten carbide powder forming hexagonal doped tungsten carbide, (W, Cr, Mo, Me) 2C, (W, Mo, Me) 2C, (W, Cr, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
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Mn, Re], zu insgesamt 0,1 bis 3 Mol-%, jeweils bezogen auf WC, durch Zugabe (Dotierung) von zumindest einem der in Anspruch 1 genannten oder mit der jeweiligen Summe der im Anspruch 1 genannten Übergangsmetalle, jeweils plus Chrom und/oder Molybdän dotiert ist.Mn, Re], to a total of 0.1 to 3 mol%, in each case based on WC, by adding (doping) of at least one of the mentioned in claim 1 or with the respective sum of the transition metals mentioned in claim 1, in each case plus chromium and / or molybdenum is doped.
Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung gemäß Anspruch 5 sieht vor, dass das neue Wolframcarbid-Pulver bis zu 1 Gew% kubische Carbidphasen der Elemente der im Anspruch 1 genannten 4., 5., 6. und 7. Gruppe der Übergangsmetalle bzw. des 18-Gruppen-Periodensystems enthält.A further embodiment of the invention according to claim 5 provides that the new tungsten carbide powder can contain up to 1% by weight of cubic carbide phases of the elements of the fourth, fifth, sixth and seventh group of transition metals or Group Periodic Table contains.
Weiters sieht der Anspruch 6 vor, dass die Gitterparameter a und c des dotierten hexagonalen Wolframcarbids, in dem die in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Elemente gelöst vorliegen, im BereichFurthermore, the claim 6 provides that the lattice parameters a and c of the doped hexagonal tungsten carbide, in which the elements mentioned in claims 1 and 2 are dissolved, in the range
Gitterparameter a: 2,902 A bis 2,911 A Gitterparameter c: 2,830 A bis 2,843 Ä insbesondere im BereichLattice parameter a: 2.902 A to 2.911 A lattice parameter c: 2.830 A to 2.843 Å, especially in the range
Gitterparameter a: 2,903 A bis 2,910 A Gitterparameter c: 2,832 A bis 2,840 Ä liegen.Lattice parameters a: 2.903 A to 2.910 A lattice parameters c: 2.832 A to 2.840 Å.
Ein weiterer ganz wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist das neue Verfahren zur Herstellung des, wie oben beschriebenen übergangsgruppenmetalldotierten Wolframcarbids.Another very important object of the invention is the novel process for the preparation of transition-metal-doped tungsten carbide as described above.
Hierzu soll auf die bisher übliche, also konventionelle Karburierung des Wolframs zu Wolframcarbid kurz eingegangen werden;For this purpose, the usual, ie conventional carburization of tungsten to tungsten carbide should be briefly discussed;
Dieselbe erfolgt durch Zumischen von hochreinem Ruß und Erhitzen auf 1300 °C bis 1700 °C unter Wasserstoffatmosphäre. Dabei kommt es an sich zur intermediären Bildung eines Vorproduktes W2C, das jedoch bei Vorhandensein von genügend Kohlenstoff gleich zum WC weiter umgesetzt wird. Es ist deshalb wichtig, den Kohlenstoff gut mit dem Wolfram zu vermischen, um die Transportwege innerhalb des W möglichst gering zu halten. Die Wasserstoffatmosphäre bewirkt einen Konzentrationsausgleich des Kohlenstoffs über weitere Bereiche, da geringe Mengen Kohlenwasserstoff entstehen, die dort, wo wenig Kohlenstoff vorliegt, zu Kohlenstoff und Wasserstoff zersetzt werden, wie aus Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys and Chemical Compounds, Klüver Academic, 1999 hervorgeht.The same is done by admixing high purity carbon black and heating to 1300 ° C to 1700 ° C under a hydrogen atmosphere. This in turn leads to the intermediate formation of a precursor W2C, which is reacted in the presence of sufficient carbon equal to the toilet. It is therefore important to mix the carbon well with the tungsten in order to minimize the transport routes within the W as possible. The hydrogen atmosphere causes a concentration of the carbon over other areas, as small amounts of hydrocarbon arise, which are where there is little carbon, decomposed to carbon and hydrogen, such as Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys and Chemical Compounds, Klüver Academic, 1999.
Die mittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung des eingesetzten Wolframpulvers sind letztlich für die Kristallit- und mittlere Teilchengröße des Wolframcarbids bestimmend. Je geringer die mittlere Teilchengröße des Wolframs, umso geringere Karburierungstemperaturen sind notwendig, um WC mit kleiner Kristallitgröße und kleiner mittlerer Teilchengröße zu erhalten. A. Bock, W.D. Schubert und B. Lux: Grain/Particle growth of ultrafine WC during W - Powder carburization, Vienna University of Technology, 1997 untersuchten im Bereich von 900 °C bis 1900 °C die Karburierung ultrafeiner Wolframpulver. Dabei konnte festgestellt werden, dass es bei Erhöhung der Karburierungstemperatur von 900 DC auf 1500 °C zu einer Erhöhung der mittleren Teilchengröße von z.B. 0,1 pm auf 0,2 pm (BET) kam. Beim Erhöhen der Karburierungstemperaturen von 1500 °C auf 1900 °C kam es allerdings zu einem deutlichen Teilchenwachstum von bis zu 3,5 pm.The mean particle size and particle size distribution of the tungsten powder used are ultimately determinative of the crystallite and average particle size of the tungsten carbide. The smaller the average particle size of tungsten, the lower carburization temperatures are necessary to obtain WCs of small crystallite size and small mean particle size. A. Bock, W.D. Schubert and B. Lux: Grain / Particle growth of ultrafine WC during W - Powder carburization, Vienna University of Technology, 1997 investigated the carburization of ultrafine tungsten powder in the range of 900 ° C to 1900 ° C. It was found that increasing the carburization temperature from 900 DC to 1500 ° C increased the mean particle size of e.g. 0.1 pm to 0.2 pm (BET). However, increasing the carburization temperatures from 1500 ° C to 1900 ° C resulted in significant particle growth of up to 3.5 pm.
Eine Karburierung ultrafeiner Wolfram-Metallpulver (0,1 pm - 0,5 pm) bei tieferen Temperaturen (1200 bis 1500 DC) scheint deshalb von Vorteil zu sein. Allerdings treten dabei andere Phänomene auf:Carburization of ultrafine tungsten metal powders (0.1 pm-0.5 pm) at lower temperatures (1200 to 1500 DC) therefore seems to be of advantage. However, other phenomena occur:
Die WC-Kristallite haben einen hohen Anteil an kristallographischen Defekten, die für eine hohe Reaktivität beim Sintern des Hartmetalls sorgen können.The WC crystallites have a high proportion of crystallographic defects that can provide high reactivity during sintering of the cemented carbide.
Die Reaktionszeit, um stöchiometrisches WC zu erhalten, erhöht sich von 1,5h bei 1200 °C auf 7h bei 900 °C.The reaction time to obtain stoichiometric WC increases from 1.5h at 1200 ° C to 7h at 900 ° C.
Bei geringen Karburierungstemperaturen muss hochreaktiver Kohlenstoff verwendet werden (Flammruß: BET = 74 m2/g) anstelle von Standard Ruß (BET = 7-10 m2/g).At low carburization temperatures, highly reactive carbon must be used (Flame soot: BET = 74 m2 / g) instead of standard carbon black (BET = 7-10 m2 / g).
Die mittlere Teilchengröße kann durch Verringern der Karburierungstemperatur nur bis zu einem Grenzwert verringert werden, der einer gerechneten BET-Teilchengröße von etwa 90 nm entspricht.The average particle size can be reduced by reducing the carburization temperature only to a limit corresponding to a calculated BET particle size of about 90 nm.
Es wurde, wie weiter oben kurz ausgeführt, nun gefunden, dass die oben genannten Nachteile niedriger Karburierungstemperaturen umgangen werden können, wenn beispielsweise durch Zugabe von Ti, V oder Ta, unter Beibehaltung geringer Kristallitgröße und geringer mittlerer Teilchengröße des WC, bei hohen Temperaturen karburiert wird. Diese Zusätze, die üblicherweise als „Komwachstumshemmer beim Sintern eines Hartmetalls zugesetzt werden, wirken auch schon bei der Karburierung des Wolframs zum Wolframsubcarbid und müssen somit im nächsten Schritt nicht eingebracht werden. Es ist wichtig, dass die Zusätze über das gesamte Pulver gleichmäßig verteilt werden, da angenommen wird, dass sie die Oberflächenspannung des WC beeinflussen und/oder die Kristallitgrenzenwanderung verlangsamen, das Ausheilen der Kristallitgrenzen vermindern und die Koaleszenz der Teilchen verhindern, wodurch sie während des Karburierens wirksam teilchen/kristallitwachstumshemmend wirken. ·* · t * * * C * · ? * · i a ♦ Λ · * t ♦ * ♦ * • * * * · ί · · *It was, as briefly stated above, now found that the above-mentioned disadvantages of low carburizing temperatures can be avoided if, for example, by adding Ti, V or Ta, while maintaining low crystallite size and low mean particle size of the WC, carburized at high temperatures , These additives, which are usually added as "grain growth inhibitors during sintering of a hard metal, also have an effect on the tungsten subcarbide during the carburization of the tungsten and thus do not have to be introduced in the next step. It is important that the additives be evenly distributed throughout the powder as it is believed that they affect the surface tension of the WC and / or slow down the crystallite boundary migration, reduce the annealing of the crystallite boundaries and prevent coalescence of the particles, thereby causing them to carburize effective particle / anti-crystallitic effect. · * · T * * * C * ·? * · I a ♦ Λ · * t ♦ * ♦ * • * * * · ί · · *
Es wurde gefunden, dass sich eine echte Lösung von Übergangsmetallen der oben definierten Gruppen im hexagonalen Wolframcarbid (WC) ohne Ausscheidung von z.B. kubischen Phasen der Dotierungsmetallcarbide durch einen Zweistufenprozess erreichen lässt, indem ganz gezielt zuerst ein dotiertes Wolframsubcarbid, (W,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re], hergestellt wird, welches danach in der 2. Stufe zum dotierten Woiframmonocarbid (W,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] karburiert wird.It has been found that a true solution of transition metals of the groups defined above in the hexagonal tungsten carbide (WC) without excretion of e.g. cubic phases of the doping metal carbides can be achieved by a two-stage process by specifically first a doped tungsten subcarbide, (W, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re], which then in The second step is carburized to the doped woiframmonocarbide (W, Me) C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re].
Demgemäß besteht ein ganz wesentlicher weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 7 in einem neuen Verfahren zur Herstellung eines fein- bzw. feinstkristallinen feine und feinste Teilchen aufweisenden, mit mindestens einem Übergangsmetall dotierten, Wolframcarbid-Pulvers, wie es oben in seinen Varianten beschrieben ist.Accordingly, a very significant further object of the present invention according to claim 7 in a new method for producing a fine or very fine crystalline fine and having fine particles, doped with at least one transition metal, tungsten carbide powder, as described above in its variants.
Das neue Verfahren zur Herstellung von fein- bzw. feinstkristallinem dotiertem Woiframmonocarbid (WC) mit feinen bzw. feinsten Teilchen ist dadurch gekennzeichnet, - dass - in einer ersten Stufe - ein Gemisch von Wolframmetall-Pulver mit Kohlenstoff-Ruß und/oder Grafit und dem Pulver mindestens einer Verbindung, insbesondere eines Oxides der oben genannten Übergangsmetalte 1 bis 20 Stunden, insbesondere 2 bis 5 Stunden, lang vermahlen und/oder vermischt und bei Temperaturen im Bereich von 1300 bis 1900 °C, vorzugsweise bei 1450 bis 1700 °C, in Anwesenheit eines Überschusses an Wasserstoff, vorzugsweise im Wasserstoffstrom, zu dem mit dem (den) jeweiligen Übergangsmetall(en) dotierten Subcarbid (W.Me^C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] karburiert wird, - dass - in einer Zwischenstufe - das so erhaltene dotierte Wolframsubcarbid (W,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] gebrochen und/oder deagglomeriert wird, und - dass - in einer zweiten Stufe - das erhaltene Pulver des dotierten Wolframsubcarbids (W,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] mit Kohlenstoff-Ruß und/oder Grafit -vorzugsweise in einer für die Herstellung des dotierten Woiframmonocarbid stöchiometrisch nötigen Menge (Atomverhältnis (W+Me) : C = 1 : 1, mit Me = zumindest eines der Metalle der oben genannten Übergangsmetallgruppen) - 1 bis 20 Stunden, insbesondere 2 bis 5 Stunden vermahlen und/oder vermischt und in Anwesenheit eines Überschusses an Wasserstoff, vorzugsweise im Wasserstoffstrom, bei, vorzugsweise einer, Temperatur innerhalb eines Bereiches zwischen 1400 und 2300 °C, insbesondere von 1500 bis 1950°C, zu dem mit dem (den) jeweiligen Übergangsmetall(en) dotierten Woiframmonocarbid (W,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] karburiert wird, - wonach das so erhaltene dotierte Woiframmonocarbid (W,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] gebrochen und/oder gemahlen und/oder gesiebt wird. • · • · * pj* · · · « • © « ··-«* | * * · · · « »* ·· · tti* * · • · • *The novel process for the production of finely crystalline doped Woiframmonocarbid (WC) with fine or fine particles is characterized in that - in a first stage - a mixture of tungsten metal powder with carbon black and / or graphite and the Powder of at least one compound, in particular an oxide of the above transition metals for 1 to 20 hours, especially 2 to 5 hours, ground and / or mixed and at temperatures in the range of 1300 to 1900 ° C, preferably 1450 to 1700 ° C, in Presence of an excess of hydrogen, preferably in the hydrogen stream, to carburize to the sub-carbide doped with the respective transition metal (s) (W.Me.sub.C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] in that - in an intermediate stage - the resulting doped tungsten subcarbide (W, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] is broken and / or deagglomerated, and in a second stage - the resulting powder of the doped tungsten subcarbide (W, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] with carbon black and / or graphite, preferably in an amount stoichiometrically necessary for the preparation of the doped woiframmonocarbide (atomic ratio (W + Me): C = 1: 1, with Me = at least one of the metals of the above-mentioned transition metal groups) - 1 to 20 hours, in particular 2 to 5 hours milled and / or mixed and in the presence of an excess of hydrogen, preferably in Hydrogen stream at, preferably, a temperature within a range between 1400 and 2300 ° C, in particular from 1500 to 1950 ° C, to which with the respective transition metal (s) doped Woiframmonocarbid (W, Me) C [Me = Ti , Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] - after which the doped woiframmonocarbide (W, Me) thus obtained C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] broken and / or ground and / or sieved. • • • * * pj * · · · «« © «·· -« * | * * · · · «« * ·· · tti * * · • · • *
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Dotierung mit Chrom und/oder Mo zusätzlich zu mindestens einem der beanspruchten Übergangsmetallen der 4., 5., und 7. Gruppe des PSE, wobei gemäß Anspruch 8 vorgesehen ist, - dass - in einer ersten Stufe - ein Gemisch von Wolframmetall-Pulver mit Kohlenstoff-Ruß und/oder Grafit und dem Pulvergemisch einer Verbindung, insbesondere eines Oxides des Chroms und/oder Molybdän mit mindestens einer Verbindung, insbesondere einem Oxid eines der im Anspruch 1 genannten Übergangsmetalle 1 bis 20, insbesondere 2 bis 5 h, lang vermahlen und/oder vermischt und bei, vorzugsweise einer Temperatur im Bereich von 1300 bis 1900 °C, insbesondere bei 1450 bis 1700 °C, in Anwesenheit eines Überschusses an Wasserstoff, vorzugsweise im Wasserstoffstrom, zu dem mit dem Gemisch von Chrom und/oder Molybdän und dem zumindest einen Übergangsmetall dotierten Wolframsubcarbid (W,Cr,Mo,Me)2C, (W,Mo,Me)2C, (W,Cr,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] karburiert wird, - dass - in einer Zwischenstufe - das so erhaltene dotierte Wolframsubcarbid {W,Cr,Mo,Me)2C, (W,Mo,Me)2C, (W,Cr,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] gebrochen und/oder deagglomeriert wird, und - dass - in einer zweiten Stufe - das erhaltene Pulver des dotierten Wolframsubcarbids (W,Cr,Mo,Me)2C, (W,Mo,Me)2C, (W,Cr,Me)2C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] mit Kohlenstoff-Ruß und/oder Grafit - vorzugsweise in einer für die Herstellung des dotierten Wolframmonocarbid stöchiometrisch nötigen Menge {Atomverhältnis (W+Me) : C = 1 : 1, mit Me = zumindest eines der Metalle der oben genannten Übergangsmetallgruppen) - 1 bis 20, insbesondere 2 bis 5 h, lang vermahlen und/oder vermischt und in Anwesenheit eines Überschusses an Wasserstoff, vorzugsweise im Wasserstoffstrom, bei, vorzugsweise einer Temperatur innerhalb eines Bereiches zwischen 1400 und 2300°C, insbesondere von 1500 bis 1950°C, zu dem mit dem (den) jeweiligen Übergangsmetall(en) dotierten stöchiometrischen Wolframmonocarbid (W,Cr,Mo,Me)C, (W,Mo,Me)C, (W,Cr,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] karburiert wird, - wonach das so erhaltene dotierte Wolframmonocarbid (W,Cr,Mo,Me)C, (W,Mo,Me)C, (W,Cr,Me)C [Me=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] gebrochen und/oder gemahlen und/oder gesiebt wird.Another object of the invention is a doping with chromium and / or Mo in addition to at least one of the claimed transition metals of the 4th, 5th and 7th group of the PSE, being provided according to claim 8, - that - in a first stage - a mixture of tungsten metal powder with carbon black and / or graphite and the powder mixture of a compound, in particular an oxide of chromium and / or molybdenum, with at least one compound, in particular an oxide of one of the transition metals 1 to 20 mentioned in claim 1, in particular 2 in the presence of an excess of hydrogen, preferably in the hydrogen stream, to which with the mixture of. to 5 h, long milled and / or mixed and at, preferably a temperature in the range of 1300 to 1900 ° C., especially at 1450 to 1700 ° C. Chromium and / or molybdenum and the at least one transition metal doped tungsten subcarbide (W, Cr, Mo, Me) 2C, (W, Mo, Me) 2C, (W, Cr, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V , Nb, Ta, Mn, Re] karbur - that - in an intermediate stage - the thus-obtained doped tungsten subcarbide {W, Cr, Mo, Me) 2C, (W, Mo, Me) 2C, (W, Cr, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] is broken and / or deagglomerated, and that - in a second stage - the resulting powder of the doped tungsten subcarbide (W, Cr, Mo, Me) 2C, (W, Mo, Me) 2C, (W, Cr, Me) 2C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] with carbon black and / or graphite - preferably in a stoichiometric manner for the preparation of the doped tungsten monocarbide required amount {atomic ratio (W + Me): C = 1: 1, with Me = at least one of the metals of the above-mentioned transition metal groups) - 1 to 20, in particular 2 to 5 hours, long and / or mixed and in the presence of an excess at hydrogen, preferably in the hydrogen stream, at, preferably a temperature within a range between 1400 and 2300 ° C, in particular from 1500 to 1950 ° C, to the stoichiometric W doped with the respective transition metal (s) carbamate (W, Cr, Mo, Me) C, (W, Mo, Me) C, (W, Cr, Me) C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Re] - after which the thus-obtained doped tungsten monocarbide (W, Cr, Mo, Me) C, (W, Mo, Me) C, (W, Cr, Me) C [Me = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta , Mn, Re] broken and / or ground and / or screened.
Vorteilhaft ist es, wenn, wie gemäß Anspruch 9, dafür gesorgt wird, dass das Wolfram-Metallpulver mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich zwischen 0,5 und 10 pm (FSSS im Anlieferzustand), vorzugsweise von 0,50 bis 1,0 gm (FSSS im Anlieferzustand), eingesetzt wird.It is advantageous if, as claimed in claim 9, it is ensured that the tungsten metal powder having an average particle size in the range between 0.5 and 10 μm (FSSS as supplied), preferably from 0.50 to 1.0 gm ( FSSS as delivered).
In analoger Weise ist es von Vorteil, wenn der Kohlenstoff-Ruß und/oder der Grafit mit einer mittleren Teilchengröße von kleiner als 1 pm (FSSS im Anlieferzustand) eingesetzt wird. • · * · *In an analogous manner, it is advantageous if the carbon black and / or the graphite having a mean particle size of less than 1 pm (FSSS as supplied) is used. • * * * *
Nicht zuletzt hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Verbindung(en), insbesondere das Oxid (die Oxide) des (der) zur Dotierung vorgesehenen Übergangsmetalle(s) mit einer mittleren Teilchengröße von kleiner als 1 μιτι (FSSS im Anlieferzustand) eingesetzt wird (werden).Last but not least, it has proved to be advantageous if the compound (s), in particular the oxide (s) of the transition metal (s) provided for doping with an average particle size of less than 1 μm (FSSS in the as-delivered state) is used (become).
Beispiele:Examples:
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher:The following examples illustrate the invention in more detail:
Beispiel 1: Dieses Beispiel zeigt die Eigenschaften von nicht dotiertem Wolframcarbid (WC), das bei drei verschiedenen Temperaturen aus Wolframsubcarbid (W2C) hergestellt worden ist. a) Herstellung von Wolframsubcarbid (W2C): 9683,7 g Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit 316,3 g Kohlenstoffruss mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm in einer Mahltrommel mitExample 1: This example demonstrates the properties of undoped tungsten carbide (WC) produced at three different temperatures from tungsten subcarbide (W2C). a) Preparation of tungsten subcarbide (W 2 C): 9683.7 g of tungsten metal powder having an average particle size of 0.66 μm (FSSS as received) was mixed with 316.3 g of carbon black having a mean particle size of < 1 pm in a grinding drum with
Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden gemischt, um durch Karburierung bei 1630 eC im Wasserstoffstrom das Subcarbid (W2C) zu erhalten.Grinding balls mixed for 2 to 5 hours to obtain the subcarbide (W2C) by carburizing at 1630 eC in a hydrogen stream.
Das so hergestellte Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert. b) Herstellung von Wolframcarbid (WC) aus Wolframsubcarbid (W2C): Anschließend wurde das Pulver mit der Menge an Kohlenstoffruß versetzt, die nötig ist, um in einem weiteren Karburierungsschritt stöchiometrisches hexagonales Wolframcarbid (WC) herzustellen.The product thus prepared was crushed and deagglomerated in a ball mill. b) Preparation of tungsten carbide (WC) from tungsten subcarbide (W 2 C): Next, the powder was added with the amount of carbon black needed to produce stoichiometric hexagonal tungsten carbide (WC) in another carburization step.
Nach der Zugabe wurde 2 bis 5 Stunden in einer Kugelmühle gemischt und die Karburierung wurde bei drei unterschiedlichen Temperaturen (1450 °C, 1630 °C, 1950 °C) durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.After the addition, mixing was carried out for 2 to 5 hours in a ball mill, and the carburization was carried out at three different temperatures (1450 ° C, 1630 ° C, 1950 ° C). The results are shown in the following table.
Karburierungs- Gitterparameter [A] ' ----—------1 temperatur a c Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) [Mm] Gesamtkohlen Stoff [%] 1450eC 2,906961 (+48) 2.838334 (±66) 1.32 6,26 1630°C 2,907419(+54) 2,838513(+72) 1,81 6.18 1950 °C 2,907007 (±60) 2,838258 (±72) 3.43 6,14Carburization lattice parameter [A] '----------- 1 temperature ac particle size (FSSS deagglomerated) [Mm] total carbon material [%] 1450eC 2.906961 (+48) 2.838334 (± 66) 1.32 6, 26 1630 ° C 2.907419 (+54) 2.838513 (+72) 1.81 6.18 1950 ° C 2.907007 (± 60) 2.838258 (± 72) 3.43 6.14
Die Ergebnisse zeigen zwar hinsichtlich der Gitterparameter a und c praktisch wenig Veränderung, weiters ein leichtes Absinken des Gesamtkohtenstoffgehaits, jedoch eine wesentliche Erhöhung der mittleren Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) um etwa das 2,5-fache innerhalb eines Karburierungstemperaturbereiches zwischen 1450 und 1950 °C, wobei die mittlere Teilchengröße schon bei der niedrigenAlthough the results show virtually little change with respect to the lattice parameters a and c, further a slight decrease in the Gesamtkohtenstoffgehaits, but a substantial increase in the average particle size (FSSS deagglomerated) by about 2.5 times within a carburization temperature range between 1450 and 1950 ° C, the mean particle size is already at the low
Karburierungstemperatur von 1450 °C relativ hoch, also bei 1,32 gm (FSSS deagglomeriert) liegt. Bei 1950 cC sind die Teilchen bereits zusammengesintert und bilden feste Agglomerate die aus Kristalliten mit einer Größe von etwa 3 bis 5 gm bestehen (siehe Fig. 2a).Carburization temperature of 1450 ° C is relatively high, so at 1.32 gm (FSSS deagglomerated) is. At 1950 cC, the particles are already sintered together and form solid agglomerates consisting of crystallites with a size of about 3 to 5 gm (see Fig. 2a).
Die folgenden Beispiele zeigen die Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderungen von mit einem Metall aus der 4., 5. und 7. Übergangsmetall-Gruppe dotiertem Wolframcarbid (WC):The following examples show the properties or property changes of tungsten carbide (WC) doped with a metal from the 4th, 5th and 7th transition metal group:
Beispiel 2:Example 2:
Dotierung von WC mit einem Übergangsmetall der 4. Gruppe a) Herstellung von mit Titan dotiertem W2C:Doping of WC with a Group 4 Transition Metal a) Preparation of Titanium-doped W 2 C:
Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit Kohlenstoffruss mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm und Titandioxid (Ti02) mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm gemischt.Tungsten metal powder with an average particle size of 0.66 pm (as-received FSSS) was blended with carbon black having a mean particle size of < 1 pm and titanium dioxide (TiO 2) having an average particle size of < Mixed 1 pm.
Dabei wurden 362,1 g Ti02 mit 9599,4 g W (Metallpulver) und 362,1 g C (Russ) für 2 bis 5 Stunden in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln ermischt.In this case, 362.1 g of TiO 2 were mixed with 9599.4 g of W (metal powder) and 362.1 g of C (soot) for 2 to 5 hours in a grinding drum with grinding balls.
Danach erfolgte die Karburierung zum dotierten Wolframsubcarbid (W,Ti)2C bei 1630 °C im Wasserstoffstrom. Das erhaltene Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert.This was followed by carburization to the doped tungsten subcarbide (W, Ti) 2C at 1630 ° C in a stream of hydrogen. The resulting product was crushed and deagglomerated in a ball mill.
b) Herstellung von mit Titan dotiertem WCb) Preparation of titanium-doped WC
Das gemäß a) gefertigte (W,Ti)2C-Pulver wurde anschließend mit so viel Kohlenstoffruß versetzt, dass während eines weiteren Karburierungsschritts ein stöchiometrisches hexagonales dotiertes Wolframcarbid (W,Ti)C entsteht, in dem Titan gelöst vorliegt.The (W, Ti) 2C powder prepared according to a) was then subsequently mixed with carbon black so that during a further carburizing step a stoichiometric hexagonal doped tungsten carbide (W, Ti) C is formed in which titanium is dissolved.
Das Pulvergemisch wurde abermals in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden homogenisiert und die Karburierung bei 1450 °C im Wasserstoffstrom durchgeführt. Nach dem Brechen, Mahlen und Sieben des Produkts sind die Gitterparameter folgende;The powder mixture was again homogenized in a grinding drum with grinding balls for 2 to 5 hours and carried out the carburization at 1450 ° C in a stream of hydrogen. After breaking, milling and sieving the product, the lattice parameters are as follows;
a: 2,907149 (±99) Aa: 2.907149 (± 99) A
c: 2,838490 (±132) Ac: 2.838.490 (± 132) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 0,95 pm, der Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,32 w%.The mean particle size (FSSS deagglomerated) is 0.95 pm, the total carbon content at 6.32 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1630 °C durchgeführt, sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC is performed at 1630 ° C, the lattice parameters are as follows:
a; 2,907434 (±75) Aa; 2.907434 (± 75) A
c: 2,838461 (±96) Ac: 2.838461 (± 96) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,07 μιτι, der Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,30 w%.The average particle size (FSSS deagglomerated) is 1.07 μιτι, the total carbon content at 6.30 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1950 °C durchgeführt sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC at 1950 ° C, the lattice parameters are:
a: 2,907127 (±48) Aa: 2.907127 (± 48) A
c: 2,837986 (±66) Ac: 2,837,986 (± 66) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,34 pm, der Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,28 w%.The mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.34 pm, the total carbon content is 6.28 w%.
Die Ergebnisse zeigen bei im Wesentlichen gleichbleibenden Kohlenstoffgehalt, und bei im Wesentlichen gleichbleibenden Gitterparametern a und c, ausgehend von einer gegenüber undotierten WC um mehr als ein Viertel geringeren mittleren Teilchengröße des Ti-dotierten WC bei einer Karburierungstemperatur von 1450 °C einen nur geringen Anstieg der Teilchengröße bloß um etwa ein Drittel im Temperaturbereich von 1450°C bis 1950 °C. Auch bei 1950 °C sind die sehr feinen, einzeln vorliegenden Teilchen noch immer fein polykristallin aufgebaut, wobei die Kristallitgröße unter 1 pm liegt (siehe Fig. 2b).The results show essentially constant carbon content, and at substantially constant lattice parameters a and c, starting from a compared to undoped WC by more than a quarter lower average particle size of the Ti-doped WC at a carburization temperature of 1450 ° C only a slight increase in the Particle size only about one-third in the temperature range of 1450 ° C to 1950 ° C. Even at 1950 ° C, the very fine, individually present particles are still fine polycrystalline, the crystallite size is less than 1 pm (see Fig. 2b).
Beispiel 3:Example 3:
Dotierung von WC mit einem Übergangsmetall der 5. Gruppe: a) Herstellung von mit Tantal dotiertem W2C:Doping WC with a Group 5 Transition Metal: a) Preparation of Tantalum-doped W2C:
Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit Kohlenstoffruß mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm und Tantaloxid (Ta205) mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm gemischt.Tungsten metal powder with a mean particle size of 0.66 pm (as-received FSSS) was mixed with carbon black having a mean particle size of < 1 pm and tantalum oxide (Ta 2 O 5) having an average particle size of < Mixed 1 pm.
Dabei wurden 662,85 g Ta205 mit 17.832,5 g W (Metallpulver) und 690 g C (Russ) für 2 bis 5 Stunden in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln innig vermischt.In this case, 662.85 g Ta205 were intimately mixed with 17.832.5 g W (metal powder) and 690 g C (soot) for 2 to 5 hours in a grinding drum with grinding balls.
Danach erfolgte die Karburierung zum Wolframsubcarbid (W,Ta)2C bei 1630 °C im Wasserstoffstrom. Das Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert. b) Herstellung von mit Tantal dotiertem WC:Thereafter, the carburization was carried out to tungsten subcarbide (W, Ta) 2C at 1630 ° C in a stream of hydrogen. The product was broken and deagglomerated in a ball mill. b) Preparation of tantalum doped WC:
Das gemäß a) gefertigte (W,Ta)2C~Pulver wurde anschließend mit so viel Kohlenstoffruß versetzt, dass während eines weiteren Karburierungsschritts ein stöchiometrisches hexagonales dotiertes Wolframcarbid (W,Ta)C entsteht, in dem Tantal gelöst vorliegt. Das Pulvergemisch wurde abermals in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden homogenisiert und die Karburierung bei 1450 °C im Wasserstoffstrom durchgeführt. Nach dem Brechen, Mahlen und Sieben des Produkts sind die Gitterparameter folgende:The (W, Ta) 2C powder prepared according to a) was then subsequently mixed with carbon black so that during a further carburizing step a stoichiometric hexagonal doped tungsten carbide (W, Ta) C is formed in which tantalum is dissolved. The powder mixture was again homogenized in a grinding drum with grinding balls for 2 to 5 hours and carried out the carburization at 1450 ° C in a stream of hydrogen. After breaking, milling and sieving the product, the lattice parameters are:
a; 2,908764 (±75) A c: 2,839832 (±96) Äa; 2.908764 (± 75) A c: 2.839832 (± 96) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,17 μηι, derThe average particle size (FSSS deagglomerated) is 1.17 μηι, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,15 w%.Total carbon content at 6.15 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1630 eC durchgeführt, sind die Gitterparameter folgende: a: 2,908826 (±60) Ä c: 2,839195 (±81 )ÄWhen carburizing to the hexagonal WC at 1630 eC, the lattice parameters are as follows: a: 2.908826 (± 60) c: 2.839195 (± 81) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,25 μπι, derThe average particle size (FSSS deagglomerated) is 1.25 μπι, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,18 w%.Total carbon content at 6.18 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1950 °C durchgeführt, sind die Gitterparameter folgende: a: 2,910473 (±63) Ä c: 2,840489 (±87) ÄWhen carburizing to hexagonal WC at 1950 ° C, the lattice parameters are as follows: a: 2.910473 (± 63) λ c: 2.840489 (± 87) Å
Die mittlere Teiichengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,7 μηι, derThe average Teiichengröße (FSSS deagglomerated) is 1.7 μηι, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,22 w%.Total carbon content at 6.22% w.
Bei im Wesentlichen gleichbleibenden Kohlenstoffgehalten liegt auch hier die mittlere Teilchengröße des Ta-dotierten WC bei einer Karburierungstemperatur von 1450 °C unter jener von undotiertem WC und steigt bis zu einer Temperatur von 1950 °C um etwa die Hälfte an. Die Teilchen sind bei 1950 °C sehr fein und feinst polykristallin aufgebaut (Kristallitgröße < 1 pm). Die Gitterparameter a und c sind gegenüber dem undotierten WC-Pulver zu höheren Werten verschoben,At substantially constant carbon contents, the average particle size of the Ta-doped WC at a carburization temperature of 1450 ° C below that of undoped WC and increases by about half up to a temperature of 1950 ° C here, too. The particles are very finely and finely polycrystalline at 1950 ° C. (crystallite size <1 μm). The lattice parameters a and c are shifted to higher values than the undoped WC powder,
Beispiel 4: a) Herstellung von mit Vanadium dotiertem W2C:Example 4: a) Preparation of vanadium doped W 2 C:
Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit Kohlenstoffruß mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm und Vanadiumpentoxid (V2C>5) mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm gemischt.Tungsten metal powder with a mean particle size of 0.66 pm (as-received FSSS) was mixed with carbon black having a mean particle size of < 1 pm and vanadium pentoxide (V2C> 5) having an average particle size of < Mixed 1 pm.
Dabei wurden 146,8 g V205 mit 9594,7 g W (Metallpulver) und 371,6 g C (Russ) für 2 bis 5 Stunden in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln innig vermischt.In this case, 146.8 g of V205 were thoroughly mixed with 9594.7 g of W (metal powder) and 371.6 g of C (soot) for 2 to 5 hours in a grinding drum with grinding balls.
Danach erfolgte die Karburierung zum Wolframsubcarbid (W,V)2C bei 1630 °C im Wasserstoffstrom. Das Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert. b) Herstellung von mit Vanadium dotiertem WC:Thereafter, the carburization to tungsten subcarbide (W, V) 2C was carried out at 1630 ° C in a hydrogen stream. The product was broken and deagglomerated in a ball mill. b) Preparation of vanadium-doped WC:
Das gemäß a) gefertigte (W,V)2C-Pulver wurde anschließend mit so viel Kohlenstoffruß versetzt, dass während eines weiteren KarburierungsSchritts ein stöchiometrisches hexagonales dotierte Wolframcarbid (W,V)C entsteht, in dem Vanadium gelöst vorliegt. Das Pulvergemisch wurde abermals in einer Mahltrommel mitThe (W, V) 2C powder prepared according to a) was subsequently mixed with carbon black so that during a further carburizing step a stoichiometric hexagonal doped tungsten carbide (W, V) C is formed in which vanadium is dissolved. The powder mixture was again in a grinding drum with
Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden homogenisiert und die Karburierung bei 1450 °C im Wasserstoffstrom durchgeführt.Homogenization of grinding balls for 2 to 5 hours and carried out the carburization at 1450 ° C in a stream of hydrogen.
Nach dem Brechen, Mahlen und Sieben des Produkts sind die Gitterparameter folgende:After breaking, milling and sieving the product, the lattice parameters are:
a: 2,904736 (±90) Aa: 2.904736 (± 90) A
c: 2,835908(+117) Ac: 2,835,908 (+117) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,18 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.18 pm, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,27 w%.Total carbon content at 6.27% w.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1630 °C durchgeführt sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC is performed at 1630 ° C, the lattice parameters are as follows:
a: 2,905341 (+66) A c: 2,835610 (+87) Äa: 2,905,341 (+66) A c: 2,835,610 (+87) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,18 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.18 pm, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,30 w%.Total carbon content at 6.30 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1950 °C durchgeführt sind die Gitterparameter folgende: a: 2,905896 (+42) ÄWhen the carburization to the hexagonal WC is performed at 1950 ° C, the lattice parameters are as follows: a: 2,905,896 (+42) Å
c: 2,835866 (±57) Ac: 2,835,866 (± 57) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,48 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.48 pm, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,29 w%.Total carbon content at 6.29 w%.
Auch dieses Beispiel zeigt im Wesentlichen gleichbleibende Kohlenstoffgehalte bei Karburierungstemperaturen von 1450 °C bis 1950 °C und die mittlere Teilchengröße liegt bei 1450 °C unterhalb jener von undotiertem WC und steigt bis 1950 °C bloß um etwa ein Viertel an. Auch die bei einer Karburierungstemperatur von 1950 °C hergestellten Pulver bestehen aus sehr feinen, polykristallinen Teilchen. Die Kristallitgröße liegt dabei unter 1 pm (siehe Fig. 2c). Die Gitterparameter a und c sind gegenüber dem undotiertenAlso, this example shows substantially consistent carbon levels at carburization temperatures of 1450 ° C to 1950 ° C and the mean particle size is 1450 ° C below that of undoped WC and rises to 1950 ° C by only about a quarter. Even the powders produced at a carburization temperature of 1950 ° C consist of very fine, polycrystalline particles. The crystallite size is less than 1 pm (see FIG. 2c). The lattice parameters a and c are opposite to the undoped ones
Wolframcarbidpulver verkürzt.Tungsten carbide powder shortened.
Beispiel 5: a) Herstellung von mit Rhenium dotiertem W2C:Example 5: a) Preparation of Rhenium-doped W2C:
Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit Grafit mit einer mittleren Teilchengröße von 1-5 pm und Rheniumpulver (Re) gemischt.Tungsten metal powder with an average particle size of 0.66 pm (FSSS as received) was mixed with graphite having an average particle size of 1-5 μm and rhenium powder (Re).
Dabei wurden (1,5% Re) 147,1 g Re mit 9536,6 g W {Metallpulver) und 316,3 g C (synthetischer Grafit) für 2 bis 5 Stunden in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln innig vermischt.In this case, (1.5% Re) 147.1 g Re with 9536.6 g of W {metal powder) and 316.3 g of C (synthetic graphite) were intimately mixed for 2 to 5 hours in a grinding drum with grinding balls.
Danach erfolgte die Karburierung zum Wolframsubcarbid (W2C) bei 1630 °C im Wasserstoffstrom. Das Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert. b) Herstellung von mit Rhenium dotiertem WC:This was followed by carburization to tungsten subcarbide (W2C) at 1630 ° C in a stream of hydrogen. The product was broken and deagglomerated in a ball mill. b) Preparation of rhenium doped WC:
Das gemäß a) gefertigte (W,Re)2C-Pulver wurde anschließend mit so viel Kohlenstoffruß versetzt, dass während eines weiteren Karburierungsschritts ein stöchiometrisches hexagonales dotiertes Wolframcarbid (W,Re)C entsteht, in dem Rhenium gelöst vorliegt. Das Pulvergemisch wurde abermals in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden homogenisiert und die Karburierung bei 1450 °C im Wasserstoffstrom durchgeführt, a: 2,906920 (+52) ÄThe (W, Re) 2C powder prepared according to a) was then subsequently mixed with carbon black so that during a further carburizing step a stoichiometric hexagonal doped tungsten carbide (W, Re) C is formed, in which rhenium is dissolved. The powder mixture was again homogenized in a milling drum with grinding balls for 2 to 5 hours and the carburization was carried out at 1450 ° C in a hydrogen stream, a: 2.906920 (+52) Å
c: 2,838321 (±74) Ac: 2.838321 (± 74) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,27 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.27 pm, the
Gesamtkohienstoffgehalt bei 6,17 w%.Total carbon content at 6.17% w.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1630 °C durchgeführt, sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC is performed at 1630 ° C, the lattice parameters are as follows:
a: 2,907399 (±39) Aa: 2,907399 (± 39) A
c: 2,838480 (±68) Ac: 2.838480 (± 68) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,74 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.74 pm, the
Gesamtkohienstoffgehalt bei 6,14 w%.Total carbon content at 6.14 w%.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1950 °C durchgeführt sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC at 1950 ° C, the lattice parameters are:
a: 2,906933 (±48) Aa: 2.906933 (± 48) A
c: 2,838225 (±76) Ac: 2.838225 (± 76) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 3,15 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 3.15 pm, the
Gesamtkohienstoffgehalt bei 6,18 w%.Total carbon content at 6.18 w%.
Das folgende Beispiel zeigt die Ergebnisse der Herstellung von mit Vanadium (5. Gruppe) und Chrom (6. Gruppe) dotiertem WC:The following example shows the results of the preparation of vanadium (5th group) and chromium (6th group) doped WCs:
Beispiel 6: a) Herstellung von mit Vandanium plus Chrom dotiertem W2C:Example 6: a) Preparation of Vandanium plus chromium doped W2C:
Wolframmetallpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,66 pm (FSSS im Anlieferzustand) wurde mit Kohlenstoffruß mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm, Vanadiumpentoxid (V2Os) und Chromoxid (Cr203) mit einer mittleren Teilchengröße von < 1 pm gemischt.Tungsten metal powder with a mean particle size of 0.66 pm (as-received FSSS) was mixed with carbon black having a mean particle size of < 1 pm, vanadium pentoxide (V2Os) and chromium oxide (Cr 2 O 3) having an average particle size of < Mixed 1 pm.
Dazu wurden 73,4 g V205 und 61,3 g Cr203 mit 9593,8 g W (Metallpulver) und 361,9 g C (Russ) für 2 bis 5 Stunden in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln ermischt.For this purpose, 73.4 g of V205 and 61.3 g of Cr 2 O 3 were mixed with 9593.8 g of W (metal powder) and 361.9 g of C (soot) for 2 to 5 hours in a grinding drum with grinding balls.
Danach erfolgte die Karburierung zum Wolframsubcarbid (W,Cr,V)2C) bei 1630 °C im Wasserstoffstrom. Das Produkt wurde gebrochen und in einer Kugelmühle deagglomeriert. b) Herstellung von mit Vanadium plus Chrom dotiertem WC:Thereafter, the carburization to tungsten subcarbide (W, Cr, V) 2C) was carried out at 1630 ° C in a stream of hydrogen. The product was broken and deagglomerated in a ball mill. b) Preparation of vanadium plus chromium doped WC:
Das gemäß a) gefertigte (W,Cr,V)2C-Pulver wurde anschließend mit so viel Kohlenstoffruß versetzt, dass während eines weiteren Karburierungsschritts ein stöchiometrisches hexagonales dotiertes Wolframcarbid (W,Cr,V)C entsteht, in dem Vanadium und Chrom gelöst vorliegen. Das Pulvergemisch wurde abermals in einer Mahltrommel mit Mahlkugeln für 2 bis 5 Stunden homogenisiert und die Karburierung bei 1450 °C im Wasserstoffstrom durchgeführt. Nach dem Brechen, Mahlen und Sieben des Produkts sind die Gitterparameter folgende: a: 2,903943 (±87) AThe (W, Cr, V) 2C powder prepared according to a) was then subsequently mixed with carbon black so that during a further carburizing step a stoichiometric hexagonal doped tungsten carbide (W, Cr, V) C is formed, in which vanadium and chromium are dissolved , The powder mixture was again homogenized in a grinding drum with grinding balls for 2 to 5 hours and carried out the carburization at 1450 ° C in a stream of hydrogen. After crushing, grinding and sieving the product, the lattice parameters are as follows: a: 2.903943 (± 87) A
c: 2,835421 (±117) Ac: 2,835,421 (± 117) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,31 μπη, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.31 μπη, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,27 w%.Total carbon content at 6.27% w.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1630 °C durchgeführt sind die Gitterparameter folgende:When carburizing to hexagonal WC is performed at 1630 ° C, the lattice parameters are as follows:
a: 2,904820 (+63) Aa: 2.904820 (+63) A
c: 2,835190 (±81) Ac: 2,835,190 (± 81) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,33 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.33 pm, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,26 w%.Total carbon content at 6.26% w.
Wird die Karburierung zum hexagonalen WC bei 1950 °C durchgeführt sind die Gitterparameter wie folgt:If the carburization is performed to the hexagonal WC at 1950 ° C, the lattice parameters are as follows:
a: 2,905563 (±57) Aa: 2,905,563 (± 57) A
c: 2,835787 (±81) Ac: 2,835,787 (± 81) A
Die mittlere Teilchengröße (FSSS deagglomeriert) liegt bei 1,47 pm, derThe mean particle size (FSSS deagglomerated) is 1.47 pm, the
Gesamtkohlenstoffgehalt bei 6,32 w%.Total carbon content at 6.32 w%.
Bei diesem mit je einem Metall der 5. und der 6. Übergangsmetallgruppe dotierten Wolframcarbid zeigte sich bei im Wesentlichen gieichbleibendem Kohlenstoffgehalt, dass dieses misch-dotierte WC bei der Karburierungstemperatur von 1450 °C eine geringe mittlere Teilchengröße aufwies, die bis 1950 °C kaum anstieg, und ist mit dem Wert von unter 1,5 pm sehr gering. Diese kleinen Teilchen bestehen wiederum aus Kristalliten deren Größe unter 1 pm liegt, Die Gitterparameter a und c des bei 1950 °C hergestellten Wolframcarbidpulvers sind gegenüber dem undotierten Pulver verkürzt.In this tungsten carbide doped with one metal each of the 5th and 6th transition metal group, with substantially constant carbon content, this mixed-doped WC had a small mean particle size at the carburization temperature of 1450 ° C., which barely increased up to 1950 ° C. , and is very low with the value of less than 1.5 pm. These small particles again consist of crystallites whose size is less than 1 pm. The lattice parameters a and c of the tungsten carbide powder produced at 1950 ° C. are shortened compared with the undoped powder.
Allgemein kann gesagt werden, dass es mit zunehmender Temperatur zu immer stärker werdenden Unterschieden zwischen den undotierten und den dotierten Pulver kommt. Während sich im undotierten Pulver zusammengesinterte Agglomerate bilden, die aus großen Kristalliten bestehen, wird bei dotierten Pulvern auch bei hohen Temperaturen nur eine geringe lockere (!) Agglomeration beobachtet und die feinen, das Pulver aufbauenden, Teilchen bestehen aus sehr feinen Kristalliten.In general, it can be said that with increasing temperature to ever increasing differences between the undoped and the doped powder. While sintered agglomerates consisting of large crystallites form in the undoped powder, only a slight loose (!) Agglomeration is observed with doped powders even at high temperatures, and the fine particles constituting the powder consist of very fine crystallites.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 2a bis 2c näher erläutert:The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. 2a to 2c:
Sie zeigen Kupferschliffaufnahmen (Rasterelektronenmikroskop - backscattered electrons (BSE)) der bei 1950 °C karburierten Monocarbide zur Darstellung des verminderten Teilchen- und Kristallwachstums durch die Dotierung, und zwar a) undotiert, b) Ti-dotiert und c) V-dotiert.They show copper micrographs (Scanning Electron Microscope - backscattered electrons (BSE)) of the monocarbides carburized at 1950 ° C to show the reduced particle and crystal growth through the doping, namely a) undoped, b) Ti-doped and c) V-doped.
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